（無(wú)錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇宜興市，214206） 郁雯霞

我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)在不斷進(jìn)步的同時(shí)，也在節(jié)能設(shè)計(jì)上有了一定的突破。環(huán)保是人類生存和發(fā)展的根本。但是，傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思想在節(jié)約能源方面仍存在不足，這不但浪費(fèi)了大量的能源，而且對(duì)環(huán)境也有很大的危害。目前，將節(jié)能設(shè)計(jì)思想引入到機(jī)械制造中，可以使機(jī)械制造的能耗大大減少，生產(chǎn)的效率大大提升。所以，要把節(jié)能設(shè)計(jì)的思想與機(jī)械制造、自動(dòng)化相結(jié)合，把它更好地推動(dòng)機(jī)械制造的發(fā)展，這樣就可以在某種意義上解決目前機(jī)械工業(yè)中所面臨的一些問(wèn)題，推動(dòng)它的可持續(xù)發(fā)展。

1 節(jié)能設(shè)計(jì)理念的顯著特點(diǎn)

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展也導(dǎo)致了巨大的能耗，因此，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，節(jié)能和環(huán)境保護(hù)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。當(dāng)前，節(jié)能設(shè)計(jì)思想越來(lái)越受到人們的重視，并在各行各業(yè)中得到了廣泛的運(yùn)用，特別是在工業(yè)制造領(lǐng)域，在機(jī)械制造與CAD中融合環(huán)保理念，不但可極大地提升機(jī)械的制造與利用效率，更可利用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，進(jìn)一步降低能耗。這也是未來(lái)機(jī)械制造和自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。以高速增長(zhǎng)的汽車(chē)業(yè)為例，就是將能源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的概念與車(chē)輛的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相結(jié)合而產(chǎn)生的。從而，對(duì)機(jī)械的制造與加工能夠有效地降低對(duì)環(huán)境的污染，降低機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣中的污染物，從而達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、節(jié)能的目的。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造及自動(dòng)化應(yīng)用中的滲透

機(jī)械制造的實(shí)際應(yīng)用與自動(dòng)化是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，將其運(yùn)用到該過(guò)程中，既要考慮到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，又要考慮到內(nèi)部零件的加工工藝，同時(shí)還要考慮到對(duì)環(huán)境友好的要求，從而達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的目的。所以，為了更好地促進(jìn)機(jī)械制造與自動(dòng)化的發(fā)展，有必要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械制造的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械進(jìn)行了改進(jìn)，使其在實(shí)際工作中得到更好的運(yùn)用。

3 節(jié)能理念下機(jī)械制造與自動(dòng)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在對(duì)產(chǎn)品節(jié)能特性的分析中，指出了在機(jī)械制造的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵守自然規(guī)律，并對(duì)每一種資源進(jìn)行高效利用，使其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響降到最低。特別是在當(dāng)前能源緊張的情況下，能源緊張的問(wèn)題日益突出，在今后的機(jī)械工業(yè)發(fā)展中，必須注重節(jié)能，促進(jìn)機(jī)械制造設(shè)計(jì)向綠色節(jié)能的方向發(fā)展[1]。

3.1 提升資源利用率

在機(jī)械制造的全流程中，要與節(jié)能設(shè)計(jì)思想相結(jié)合，對(duì)各工序中的勞動(dòng)力、原材料、能源等要素進(jìn)行科學(xué)、合理的配置。所以，要想發(fā)展機(jī)械制造業(yè)，就一定要以節(jié)能資源發(fā)展的思想為指導(dǎo)，要避免對(duì)制造業(yè)現(xiàn)代化造成不利的影響，要把經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)天然生態(tài)環(huán)境這兩個(gè)方面的矛盾協(xié)調(diào)好，這樣才能推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 原材料環(huán)保

在生產(chǎn)機(jī)械制品時(shí)，需要采用多種原料，在選用原材料時(shí)，對(duì)于高污染、不能再利用的物料，要盡量循序漸進(jìn)地替換。某些易發(fā)熱或吸熱過(guò)多的原料，應(yīng)該盡量避免，而在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該提倡對(duì)原料進(jìn)行二次使用，或者將其徹底分解。另外，按照節(jié)能節(jié)能設(shè)計(jì)思想的需要，要最大限度地提高資源的利用率，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品、廢棄材料和零件進(jìn)行無(wú)害化處理、篩選，再加以處置，以防止對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。

3.3 制造工藝耗能低

在機(jī)械制造領(lǐng)域，要實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約的思想，就必須對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，對(duì)加工流程進(jìn)行優(yōu)化。在機(jī)械制造領(lǐng)域，在進(jìn)行工藝規(guī)劃時(shí)，必須以設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)，來(lái)選用節(jié)能、環(huán)境友好的加工工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱浸法具有更高的環(huán)境效益，有利于節(jié)能減排。另外，為了降低在自動(dòng)化中的能量損耗，應(yīng)從節(jié)能設(shè)計(jì)的角度對(duì)其進(jìn)行最優(yōu)化。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中節(jié)能設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用

4.1 節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)階段

在任何一種機(jī)械設(shè)備的制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)都是首先要考慮的問(wèn)題，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程及設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程作一個(gè)完整的、詳盡的計(jì)劃，并預(yù)先對(duì)設(shè)備的能量消耗進(jìn)行預(yù)測(cè)。在選擇機(jī)械設(shè)備的時(shí)候，必須針對(duì)機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)，選擇低油耗、低噪聲、高效率的機(jī)械設(shè)備，使機(jī)械設(shè)備的整體能源消耗達(dá)到最低。在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)其特點(diǎn)，對(duì)其所處的環(huán)境進(jìn)行充分的分析，以防止其在工作中出現(xiàn)泄漏、污染以及對(duì)環(huán)境造成損害等問(wèn)題。為了改善機(jī)械產(chǎn)品中的液壓管路的抗腐蝕性能，也選用了綠色的油罐，以避免因短期的老化而引起的液壓管路的泄漏。

4.2 在選材方面作出適當(dāng)調(diào)整

在機(jī)械裝備的選材上，以環(huán)境友好、可循環(huán)利用為原則，既可以保證機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)、制造與自動(dòng)化水平，又可以使裝備的能源效率達(dá)到最優(yōu)。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝中，往往忽略了機(jī)械的能效，采用耗能較大的材質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這既不利于機(jī)械的節(jié)能，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械使用壽命的縮短，這可能會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械與裝置的運(yùn)行造成不利的影響。在進(jìn)行機(jī)械制造設(shè)計(jì)和產(chǎn)品自動(dòng)化活動(dòng)的時(shí)候，要運(yùn)用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法，選擇更高質(zhì)量、更環(huán)保的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)材料，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而能夠有效地延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。在現(xiàn)代科技發(fā)展的今天，機(jī)械和裝備各部分之間的聯(lián)系更加緊密。

4.3 優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的內(nèi)置結(jié)構(gòu)

從總體上講，機(jī)械裝備組成部分的節(jié)能設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整體的服役結(jié)果，各組成部分的支承關(guān)系到其力學(xué)性能，為使整個(gè)機(jī)械裝備埋入式設(shè)計(jì)更趨科學(xué)、更趨合理，應(yīng)通過(guò)行之有效的方法，對(duì)其進(jìn)行合理的埋入式設(shè)計(jì)，以確保各個(gè)部件的質(zhì)量滿足有關(guān)規(guī)范要求。如：EIFS 系統(tǒng)用于隔熱、裝修、施工、安裝、維護(hù)、維修、施工等。在機(jī)械的使用中，對(duì)機(jī)械的嵌入進(jìn)行了優(yōu)化，從而達(dá)到了機(jī)械在使用中的節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的目的。

4.4 零件加工

在機(jī)械部件的加工工藝中，主要的供應(yīng)環(huán)節(jié)有毛坯制造，特種加工以及熱處理等。在零件的制造上，只有很少的一部份是以高精度的工藝和非晶片的工藝來(lái)完成的，而通用的工藝則是以鑄造、焊接、鍛造為主要工藝。另外，在機(jī)械零件的制造中，通常有車(chē)削，磨削，銑削等工序，通常的處理方式有正火，調(diào)質(zhì)，退火等。在進(jìn)行機(jī)械零件的制造過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)零件的材質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外形及工作條件等因素，選用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械零件制造技術(shù)，以達(dá)到改善產(chǎn)質(zhì)量量的目的。

4.5 運(yùn)用智能集成技術(shù)

智能化的綜合技術(shù)是一個(gè)非常重要的技術(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須把各個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)整合為一個(gè)完整的體系，若各體系單獨(dú)運(yùn)作，則會(huì)對(duì)智能技術(shù)產(chǎn)生不利的影響。智能融合技術(shù)是以測(cè)量量子體系、智能系統(tǒng)等為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的，利用功率損失控制系統(tǒng)，能夠?qū)υ跈C(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程中，各類設(shè)備的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，包括濕度、溫度和運(yùn)行時(shí)間等，并將不同種類的設(shè)計(jì)信息進(jìn)行歸類，從而對(duì)機(jī)械制造和自動(dòng)化中的能耗進(jìn)行分析，能迅速找到問(wèn)題所在，并有針對(duì)性地進(jìn)行解決。

4.6 在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

在汽車(chē)工業(yè)中，必須保證車(chē)輛的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的安全性，在可持續(xù)發(fā)展思想的指導(dǎo)下，對(duì)節(jié)能環(huán)保的需求越來(lái)越高。為了給車(chē)主創(chuàng)造一個(gè)更好的行車(chē)環(huán)境，汽車(chē)的駕駛室設(shè)計(jì)應(yīng)做到既安全又環(huán)保。

4.7 在游樂(lè)設(shè)施中的應(yīng)用

在觀光設(shè)施器材制造過(guò)程中，必須選用節(jié)能型的材質(zhì)，以提高器材的能效。隨著科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的科技應(yīng)用于娛樂(lè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作，在此基礎(chǔ)上，選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)工藝，對(duì)各組件的吸力結(jié)構(gòu)及動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，可為進(jìn)一步完善吸力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。

5 節(jié)能設(shè)計(jì)理念在機(jī)械制造及自動(dòng)化中的應(yīng)用策略

5.1 設(shè)計(jì)階段的節(jié)能措施

在機(jī)械制造與自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于涉及到選材、裝配、加工等工序，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行節(jié)能控制。同時(shí)，在機(jī)械制造過(guò)程中也要考慮到節(jié)約能源的問(wèn)題，并根據(jù)節(jié)約能源的思想來(lái)選用合適的材料，使機(jī)械制造中的環(huán)保思想在工程中得到更好的貫徹。同時(shí)，采用節(jié)油、環(huán)境友好型的發(fā)動(dòng)機(jī)，有效地降低發(fā)動(dòng)機(jī)的能量消耗，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的工作負(fù)荷，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

5.2 材料選擇以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在機(jī)械制造中，對(duì)材料的是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。首先，要對(duì)制造所用的原料進(jìn)行選型，再對(duì)機(jī)械的構(gòu)造進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，而這兩點(diǎn)都是影響機(jī)械質(zhì)量的重要因素。在此基礎(chǔ)上，選用興起的綠色材質(zhì)，根據(jù)物理原理，進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，為保證我國(guó)生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品具有最好的質(zhì)量，達(dá)到機(jī)械制造的要求。同時(shí)，零部件的再利用也很重要，節(jié)約材料和機(jī)械生產(chǎn)費(fèi)用。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證所用材料的循環(huán)再用，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

5.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，選擇合適的設(shè)計(jì)方案，對(duì)降低機(jī)械制造的能量消耗起著重要作用，對(duì)提高機(jī)械制造的能效有一定的作用。所以，在進(jìn)行機(jī)械裝備的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到機(jī)械裝備的節(jié)能問(wèn)題，而對(duì)機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)行功能性優(yōu)化，則是影響其生產(chǎn)效率的主要因素。性能優(yōu)良的機(jī)械，其工作效率較高，其最大的特點(diǎn)就是對(duì)其自動(dòng)化進(jìn)行改進(jìn)，以保證機(jī)械與裝備的安全性，加強(qiáng)對(duì)資源和環(huán)境的保護(hù)。

5.4 機(jī)械設(shè)備的加工工藝

隨著時(shí)代的推移，我國(guó)的能源消費(fèi)問(wèn)題日益突出，對(duì)資源的擔(dān)憂也日益加劇，該問(wèn)題可以用機(jī)械裝置的制造方法來(lái)解決。而機(jī)械制造的節(jié)能設(shè)計(jì)理念也很復(fù)雜，理想的機(jī)械裝備既能降低生產(chǎn)過(guò)程中排放到大氣中的廢氣，又能降低運(yùn)行能耗。這就要求相關(guān)的設(shè)計(jì)者，從能源節(jié)約的角度，結(jié)合機(jī)械的制造工藝，對(duì)機(jī)械的整體運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行更好的控制，以確保機(jī)械的工作效率。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的制造業(yè)已邁入了一個(gè)嶄新的時(shí)期，這是由整個(gè)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展所帶動(dòng)的。我國(guó)在發(fā)展觀念、技術(shù)等方面進(jìn)行了持續(xù)的改革，但也帶來(lái)了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)問(wèn)題，在我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)逐步步入“瓶頸”的同時(shí)，能耗過(guò)高已經(jīng)成為制約裝備制造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、降低市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的突出問(wèn)題。要想在這個(gè)殘酷的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中保持自己的優(yōu)勢(shì)，機(jī)械制造企業(yè)就一定要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，主動(dòng)地將有關(guān)的節(jié)能設(shè)計(jì)理念融入到自己的生活當(dāng)中，并將其運(yùn)用到最大限度地節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，持續(xù)地降低能耗，達(dá)到綠色發(fā)展的目的，從而降低機(jī)械制造業(yè)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的不利影響，推動(dòng)機(jī)械制造的有機(jī)發(fā)展。